專利名稱：鋸木的烘干方法及實施該方法的設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種烘干鋸木或者木料物品的方法。
本發(fā)明尤其可用于鋸木的處理。所謂“鋸木”，是指直接從初次加工(鋸切)得到的木材。
從專利申請WO82／01766中，人們知道一種木材的烘干方法，該方法使用頻率為915MHz的微波作用于要烘干的木材件，以升高其內(nèi)部溫度從而使之脫水。這樣脫出來的水在木材的表面被通過風扇得到的低速流通的空氣蒸發(fā)。帶有約80％的水分的空氣通過一些冷凝器，以去除其中的水分。
在專利文獻WO82／01411中利用了同樣的原理，但在后一篇文獻中，還明確指出，空氣的溫度應當總是低于木材的內(nèi)部溫度。該文獻還指出，用微波在加熱材料的內(nèi)部之前加熱其表面是其不足。因此在該文獻中提出，要控制電磁能向熱能的轉(zhuǎn)化過程，以將微波集中于材料中的水。另外，人們還提出對處理室內(nèi)部的環(huán)境進行操縱，以在空氣中維持足夠高的濕度，以避免在木材核心的水分被去除之前木材的表面就變干燥。為此目的，在干燥過程的初始階段，向處理室中引入一些霧化的水以維持較高的濕度。
同樣，A．L．ANTTI發(fā)表于雜志“原料和工件的木材”(1995年Springer-Verlag版第333-338頁)的題為“松木和云杉木的微波干燥”的文章指出用工作頻率為915或者2450MHz、功率密度在25到78kW／m3范圍內(nèi)的微波干燥木材，以將木材內(nèi)部溫度提高到140℃左右，并在木材內(nèi)部實現(xiàn)25KPa的蒸汽壓強。這樣實現(xiàn)的內(nèi)部壓強太高，使水排出得太快。該方法的缺點是導致纖維的斷裂。烘干過程的開始是用微波迅速烘烤到70攝氏度，然后在烘烤的過程中斷斷續(xù)續(xù)地接受微波的照射，最后的烘干操作是將木材的溫度控制到纖維的飽和溫度以下，限制在最高110攝氏度的溫度。
在圖示的所有情況下，顯然，空氣是用作除去從木材排出的水分的載體。因此，空氣的濕度應當?shù)陀诤魵獾目諝獾娘柡蜐穸取Ｒ虼?，在所述已知的裝置中，需要對空氣進行干燥，以使之可以干燥木材。另外，空氣的溫度需要低于木材的溫度，以便蒸發(fā)的進行。所有這些裝置的缺點是產(chǎn)生大量的能量損耗，而不能使能量的消耗最優(yōu)化。事實上，木材的溫度越要高，微波發(fā)生器的功率就越應當成比例，考慮到烘干操作要進行若干小時，成本也會提高，耗用的能量也會增加。事實上，在前面引述的文章中可以看到，取決于木材的厚度和設備的功率，烘干時間在3到5小時之間。另外，任何已知的方法都可以在烘干操作之后將木材中的水分降到30％以下。
本發(fā)明的目的是提出一種方法，該方法可以優(yōu)化能量的使用，降低微波設備的功率，同時相當快地對木材進行徹底干燥，即從潮濕狀態(tài)干燥到最終含水量在10％左右，視工作條件甚至低于該比例。
該目的是通過使木材的干燥方法具有下列步驟而實現(xiàn)的-加壓步驟至少通過注入或者產(chǎn)生飽和水蒸氣的辦法，在一個密封的處理室中達到預定的壓強，并在一定的時間內(nèi)維持該壓強，同時在該處理室中實現(xiàn)空氣和飽和水蒸氣的強制流通；-加熱步驟通過發(fā)射頻率在400到2450MHz的微波，在要烘干的木材的中心和木材件的中央?yún)^(qū)域加熱；-排放步驟將從木材中流出并流到處理室底部而被收集的液態(tài)滲出物排出。
根據(jù)另一個特征，連續(xù)地排出所述液態(tài)滲出物。
根據(jù)另一個特征，間歇地排放所述液態(tài)滲出物。
根據(jù)另一個特征，所述排放步驟之后是逐步降壓步驟，在微波停止之后將壓強降到大氣壓。
根據(jù)另一個特征，所述排放步驟包括一個對所述滲出物進行物理化學處理的步驟，使得其排放與廢水管道相容。
根據(jù)另一個特征，所述液態(tài)滲出物的排放步驟之后是一個收集步驟，將所述滲出物收集到一個容器中以便進行化學再處理。
根據(jù)另一個特征，所述降壓步驟加上一個處理室環(huán)境空氣的干燥步驟，使來自所述處理室的空氣流通過一個處理室空氣的吸潮與冷卻裝置。
根據(jù)另一個特征，所用的微波發(fā)射功率從木材件中心向外圍降低。
根據(jù)另一個特征，所述飽和水蒸氣壓強在2巴到15巴的范圍內(nèi)。
根據(jù)另一個特征，所述蒸汽壓強低于10巴，以使被處理的木材的濕度高于6％。
根據(jù)另一個特征，所述蒸汽壓強至少在一段預定的烘干期間內(nèi)在10到15巴之間，所產(chǎn)生的溫度將達到200到220℃的范圍，以獲得一種自然聚合的風干木，其含水率接近0％。
根據(jù)另一個特征，將所述微波發(fā)生器的功率使木材的內(nèi)部溫度高于所述飽和水蒸氣溫度。
本發(fā)明的另一個目的是提出一種可以實施所述方法的設備。
該目的是通過這樣的設備實現(xiàn)的它由一個耐壓的密封處理室構(gòu)成，該處理室以石英窗或者任何其它適應微波的材料的窗子與一個波導器相通，后者通過阻抗適配器與一個微波發(fā)生器相連，所述窗口在木材堆的橫向上設置，所述處理室與一個加壓空氣的循環(huán)通道相通，所述加壓空氣從所述木材堆的一側(cè)通過一些格柵吸入，在所述木材堆的另一側(cè)通過擴散格柵排出，所述處理室還與一個加壓水蒸氣的發(fā)生裝置相連。
根據(jù)另一個特征，所述設備包括一個接通的蒸汽的冷凝管道，該管道與所述空氣流通管道平行，可通過閥門進行選擇。
根據(jù)另一個特征，所述設備在其最下部包括一個借助于重力將流下的水排出的孔，該孔由一個閥門控制。
根據(jù)另一個特征，所述設備包括-一個可由自動門關閉的端部，該自動門保障對壓強和對微波的密封；-要干燥的濕木料的運送裝置，這些裝置與位于處理室自動門閘另一側(cè)的運送裝置在電路上是分離的。
根據(jù)另一個特征，所述處理室組件以及木料預裝區(qū)被包在一個第二保護罩中，以防止射線泄漏，該保護罩可通過軟門從外部進入。
根據(jù)另一個特征，所述微波發(fā)生器被埋在土中，通過一個波導器與所述烘干處理室相通。
根據(jù)另一個特征，所述處理室有一個安全活門。
根據(jù)另一個特征，所述閥門間歇地打開。
根據(jù)另一個特征，所述閥門持續(xù)地打開。
根據(jù)另一個特征，所述孔與一個物理化學處理裝置相連，該裝置對滲出液進行處理，使之符合廢水的排放標準。
本發(fā)明最后一個目的是提出一種利用本發(fā)明的方法和設備分離出化學成分的方法，該方法包括-在預定的壓強和溫度條件下，在飽和水蒸氣氛圍中，用微波對單一樹種的木材進行處理，-收集對所述單一樹種木材的處理所產(chǎn)生的液態(tài)滲出物，-還可用一些物理化學方法對所述滲出物進行再處理，以提取各種化學成分用于化妝品工業(yè)、日用化學工業(yè)、農(nóng)業(yè)飲食業(yè)、制藥業(yè)和化學工業(yè)。
根據(jù)另一個特征，對松樹木材的處理可以獲得一種具有殺蟲效果的滲出液。
閱讀下文參照附圖所作的說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將更加清楚。附圖中-

圖1A是本發(fā)明的設備的橫剖視圖；-圖1B是本發(fā)明的設備的縱剖俯視圖；-圖2是安裝好的設備的側(cè)視圖。
如圖1A所示，所述設備由一個處理室1構(gòu)成，該處理室最好是圓柱形的且為既能實現(xiàn)良好的熱絕緣、對氣壓的密封性，又能確保對微波的密封性的金屬材料。該處理室在一端或者兩端開有門16(圖1B)。在該處理室上開有一些開口14，構(gòu)成一些窗子，窗子的材料對空氣密封但可以使微波輻射通過。這些承壓窗14的材料允許向所述處理室的內(nèi)部發(fā)射微波，因而稱作發(fā)射窗。所述微波是由一個波導器40引到沿著木材堆3在每一側(cè)間隔均勻或不均勻地縱向設置的多個窗口的，以使微波的分布盡可能均一。所述波導器40通過一個阻抗適配器41以及一個3分貝分配器42與一個隔離器43和所述微波發(fā)生器44相通。在每一個發(fā)射窗14之間，或者在端部和處理室每個底部的發(fā)射窗之間，最好設置一系列空氣流通通道12，空氣在其中以風扇V強制流通。這些通道12在與木材堆的高度大致相應的高度上通過格柵與所述木材堆3所在的處理室的內(nèi)部區(qū)域相通，所述木材堆由一個傳送裝置傳送，該傳送裝置比如是由安裝在一個支承臺31上的輪子32構(gòu)成的滑車。所述木材堆最好由梁、板或者任意厚度和長度的厚板等形式的木材塊30構(gòu)成，這些木材塊由鋸切加工而成，在其寬度上沿著縱向一塊挨著一塊拼接成一層。每層木料以板條或者棒33與下一層隔開，所述板條或者棒不相接觸地垂直設置，從而在木材塊拼接成的木材層之間設置空氣、微波和水的通道。所述空氣流通管道也是用有利于微波向處理室和木材內(nèi)部反射的材料實現(xiàn)的。所述處理室通過通道15與一個蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2相通，還可能有一個空氣壓縮機20。水汽從所述蒸汽發(fā)生器透過擴散格柵13而進入，后者可以使水汽均勻地擴散進處理室中，而避免了對木材正面產(chǎn)生作用。所述空氣壓縮機20用來產(chǎn)生壓縮空氣，用以加速木材中的水的流通，并且，在蒸汽發(fā)生系統(tǒng)2不能產(chǎn)生足夠壓強的水蒸氣的時候，用以使溫度上升到希望的值，或者伴隨溫度的升高而加速木材中的水的流通。相反地，當使用足夠壓強的水蒸氣發(fā)生系統(tǒng)以獲取所要的溫度和壓強時，所述空氣壓縮機就可以取消。所述滑車的輪子放置在固定于處理室1底部的軌道10A、10B上，它們裝有消除電弧的裝置。一隔柵19可以避免微波向所述液態(tài)滲出物或者流下匯集到處理室底部的水傳播。這些流下匯集的水通過一個由一閥門17控制的通道18排出。該通道18通到一個可卸下或者可將烘干過程中產(chǎn)生的液態(tài)滲出物的匯集排空的容器。在另一種實施例中，所述通道通向一個物理化學處理裝置，對所述滲出液進行處理，使之符合關于廢水的現(xiàn)行標準。最后，所述處理室的上部有一個安全活門11，該活門可以將處理室維持在所需要的壓強，當壓強太高時就放掉一些壓力，并在烘干過程完成之后將處理室中的壓強恢復到大氣壓。
在圖2所示的安裝示意圖中，所述處理室1被封閉在一個保護罩5中，二者以所述門閘16相通，所述門閘自始至終由一個電子控制系統(tǒng)進行自動控制。有一預裝區(qū)50，可使所述滑車停在一對軌道10C、10D上，后者與所述處理室1的軌道10A、10B之間沒有電連接。一個噴灑裝置52可以在使用微波的過程中噴水，以避免輻射向外泄漏。一個圖中未示出的可卸下且可排空的儲存槽通過一個通道18與所述處理室1相連，可以收集烘烤木材所產(chǎn)生的液態(tài)滲出物。為了確保減少微波的泄漏，所述微波發(fā)生器44與所述儲存槽6一樣被埋在地下，通過所述波導器40與所述烘干處理室1相通。
所述烘干方法包括下列操作通過運送裝置將溫的木材送入所述處理室；所述處理室的門自動關閉，這樣做避免了任何操作偏差和沖撞；將所述處理室加壓，并向所述處理室中擴散飽和水蒸氣，直到達到相應于所要的飽和水蒸氣工作溫度的壓強。對于120攝氏度的飽和水蒸氣，可以用2巴的壓強，對于130攝氏度的飽和水蒸氣，可以用2．7巴的壓強。如果需要，可以使飽和水蒸氣溫度高于例如180攝氏度、200攝氏度甚至220攝氏度，同時將壓強分別提高到10巴或者15巴。所述方法中溫度和壓強的上升可以逐級實現(xiàn)，或者按斜線上升，或者也可以循環(huán)實現(xiàn)，以便優(yōu)化所要的產(chǎn)物，完全烘干到含水率0％，烘干到特定的含水率，或者得到可在化學上得到利用的液態(tài)滲出產(chǎn)物。在需要的時間內(nèi)，在預定的壓強和飽和水蒸氣溫度下維持該預烘干階段，將濕木材按樹種而定最低65％的含水率降低到所謂的飽和含水率30％。在該預烘干階段，可以啟動微波，以使?jié)衲静牡暮始铀龠_到飽和含水率。當達到了所要的飽和含水率時，木材中的剩余水分的排出就受到妨礙。此時，用微波對木材進行加熱的階段就顯出其重要性了。在進行微波加熱階段時，通過中央窗14c發(fā)射的微波功率可以高于位于所述中央窗兩側(cè)的窗口141所發(fā)射的功率，利用這樣的差別功率，在木材中形成溫度差，這種溫度差對應于木材中水蒸氣的壓強差。令這種壓強差定向，以在達到預定的工作溫度時有利于水在纖維方向上向木材外部排出。微波發(fā)生器的功率使木材溫度高于可能接近120攝氏度甚至更高的飽和水蒸氣溫度，并在木材從內(nèi)向外干燥的框架內(nèi)產(chǎn)生所需要的效果。
在存在壓強和含飽和水的空氣的前提下，從所述木材中排出的液態(tài)化學成分和水在任何情況下都不能被蒸發(fā)，而在重力作用下下流，通過所述管道18匯集到所述隔柵19下方。一旦液面接近所述隔柵，所述控制系統(tǒng)就以均勻的間隔開啟所述管道18。所述處理室具有一個探測液面的裝置，使得可以實現(xiàn)所述閥門17的自動開啟。每次排水循環(huán)之后，都有一個再加壓循環(huán)，在所述處理室中重新獲得有壓飽和水蒸氣。該最后的階段，可以將木材的30％的含水率降到所需的最終含水率，可以是20％、10％、6％或者0％。為了將木材完全烘干，達到接近0％的含水率，所述方法可以包括至少一個預定時間的階段，在該階段中，將溫度維持在200到220攝氏度附近的范圍內(nèi)，飽和水蒸氣氛圍的壓強高于10巴。通過使用微波溫度更高的飽和水蒸氣氛圍，但可能低于通常在所謂的“交叉連接”方法中在非飽和水蒸氣氛圍中使用的溫度，可以將木材烘干到含水率接近0％，同時可以實現(xiàn)一種自然聚合現(xiàn)象，使木材具有濕度穩(wěn)定、性質(zhì)相當穩(wěn)定和非常易于使用等特性。要得到這種結(jié)果所花的時間少于已知方法所用的時間，最重要的是，這種方法能夠保持木材的自然色。事實上，本發(fā)明的方法不產(chǎn)生人所共知的在240到300℃的溫度下進行烘干而產(chǎn)生的發(fā)黑現(xiàn)象。
所述烘干方法也可以用在本發(fā)明的設備中來生產(chǎn)包含構(gòu)成木材的化學分子的液態(tài)滲出物，所述木材比如有松樹、桉樹、橡樹、山毛櫸、云杉等等，或者是預定樹種的混合。將所述滲出液收集起來，可以再通過物理化學方法進行一些再處理，從而獲得可用于化妝品工業(yè)、制藥業(yè)、日用化學工業(yè)、農(nóng)業(yè)飲食業(yè)、化學工業(yè)或者殺蟲劑生產(chǎn)的化學成分。同樣，單獨處理松木，所得到的滲出液具有殺蟲特性。
在烘干木材時，在獲得最終含水率所需的時間的最后，終止飽和水蒸氣的流通，如果需要，關閉所述蒸汽發(fā)生器2的管道。打開與所述冷凝器19相通的閥門191、192，以便冷凝所述處理室中的水蒸氣，降低處理室中的溫度。在特定時間后，所述微波發(fā)生器也關閉，并降低壓強，逐步達到大氣壓。
通過使環(huán)繞木材的環(huán)境媒介水分飽和并正確運用能量消耗大大低于現(xiàn)有技術中通常的能量消耗的微波功率，可以達到加速木材內(nèi)部的水分的排出過程、以更少的能量消耗更快地烘干木材的目的。在所述噴灑裝置中，可以使用自來水。
本領域技術人員所能做到的變型也屬于本發(fā)明范疇的一部分。因此，可以使用任何傳送裝置取代所述安裝在軌道上的滑車。同樣，控制裝置和調(diào)節(jié)裝置可以將所述方法相繼的各階段與或多或少的自動化結(jié)合起來。同樣，所述處理室具有安全活門11，可使所述處理室通到外部大氣，或者是在處理過程結(jié)束時，或者是在控制系統(tǒng)檢測到超壓的時候。
權(quán)利要求
1．一種木材烘干方法，其特征在于，該方法包括下列步驟-加壓步驟至少通過注入或者產(chǎn)生飽和水蒸氣的辦法，在一個密封的處理室(1)中達到預定的壓強，并在一定的時間內(nèi)維持該壓強，同時在該處理室中實現(xiàn)空氣和飽和水蒸氣的強制流通；-加熱步驟通過發(fā)射頻率在400到2450MHz的微波，在要烘干的木材的中心和木材件的中央?yún)^(qū)域加熱；-排放步驟將從木材中流出并流到處理室(1)底部而被收集的液態(tài)滲出物排出。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的木材烘干方法，其特征在于，連續(xù)地排出所述液態(tài)滲出物。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的木材烘干方法，其特征在于，間歇地排放所述液態(tài)滲出物。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的木材烘干方法，其特征在于，所述排放步驟之后是逐步降壓步驟，在微波停止之后將壓強降到大氣壓。
5．根據(jù)權(quán)利要求1到4之一所述的木材烘干方法，其特征在于，所述排放步驟包括一個對所述滲出物進行物理化學處理的步驟，使得其排放與廢水管道相容。
6．根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的木材烘干方法，其特征在于，所述液態(tài)滲出物的排放步驟之后是一個收集步驟，將所述滲出物收集到一個容器中以便進行化學再處理。
7．根據(jù)權(quán)利要求4所述的木材烘干方法，其特征在于，所述降壓步驟加上一個處理室環(huán)境空氣的干燥步驟，使來自所述處理室的空氣流通過一個處理室空氣的吸潮與冷卻裝置。
8．根據(jù)權(quán)利要求1到7之一所述的木材烘干方法，其特征在于，所用的微波發(fā)射功率從木材件中心向外圍降低。
9．根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的木材烘干方法，其特征在于，所述飽和水蒸氣壓強在2巴到15巴的范圍內(nèi)。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的木材烘干方法，其特征在于，所述蒸汽壓強低于10巴，以使被處理的木材的濕度高于6％。
11．根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的木材烘干方法，其特征在于，所述蒸汽壓強至少在一段預定的烘干期間內(nèi)在10到15巴之間，所產(chǎn)生的溫度將達到200到220℃的范圍，以獲得一種自然聚合的風干木，其含水率接近0％。
12．根據(jù)權(quán)利要求1到11之一所述的木材烘干方法，其特征在于，所述微波發(fā)生器的功率使木材的內(nèi)部溫度高于所述飽和水蒸氣溫度。
13．一種可以實施所述方法的設備，其特征在于，該設備由一個耐壓的密封處理室(1)構(gòu)成，該處理室以石英窗或者任何其它適應微波的材料的窗子(14)與一個波導器(40)相通，后者通過阻抗適配器(41)與一個微波發(fā)生器(44)相連，所述窗口(14)在木材堆(3)的橫向上設置，所述處理室與一個加壓空氣的循環(huán)通道(12)相通，所述加壓空氣從所述木材堆的一側(cè)通過一些格柵(13a)吸入，在所述木材堆(3)的另一側(cè)通過擴散格柵(13r)排出，與所述處理室還有一個加壓水蒸氣的發(fā)生裝置相連。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的設備，其特征在于，所述設備包括一個接通的蒸汽的冷凝管道(19)，該管道與所述空氣流通管道(12)平行，可通過閥門進行選擇(191、192)。
15．根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的設備，其特征在于，所述設備在其最下部包括一個借助于重力將流下的水排出的孔(18)，該孔由一個閥門(17)控制。
16．根據(jù)權(quán)利要求13到15之一所述的設備，其特征在于，所述設備包括-一個可由自動門(16)關閉的端部，該自動門保障對壓強和對微波的密封；-要干燥的濕木料的運送裝置，這些裝置與位于處理室自動門閘另一側(cè)的運送裝置在電路上是分離的。
17．根據(jù)權(quán)利要求13到15之一所述的設備，其特征在于，所述處理室組件以及木料預裝區(qū)被包在一個第二保護罩中，以防止射線泄漏，該保護罩可通過軟門從外部進入。
18．根據(jù)權(quán)利要求13到17之一所述的設備，其特征在于，所述微波發(fā)生器被埋在土中，通過一個波導器與所述烘干處理室相通。
19．根據(jù)權(quán)利要求13到17之一所述的設備，其特征在于，所述處理室有一個安全活門(11)。
20．根據(jù)權(quán)利要求15所述的設備，其特征在于，所述閥門(17)間歇地打開。
21．根據(jù)權(quán)利要求15所述的設備，其特征在于，所述閥門(17)持續(xù)地打開。
22．根據(jù)權(quán)利要求15或20或21所述的設備，其特征在于，所述孔與一個物理化學處理裝置相連，該裝置對滲出液進行處理，使之符合廢水的排放標準。
23．一種利用本發(fā)明所述方法和設備提取化學成分的方法，該方法包括-在預定的壓強和溫度條件下，在飽和水蒸氣氛圍中，用微波對單一樹種的濕木材進行處理，-收集對所述單一樹種木材的處理所產(chǎn)生的液態(tài)滲出物，-還可能用一些物理化學方法對所述滲出物進行再處理，以提取各種可用于化妝品工業(yè)、日用化學工業(yè)、農(nóng)業(yè)飲食業(yè)、制藥業(yè)和化學工業(yè)的化學成分。
24．根據(jù)權(quán)利要求23所述的提取化學成分的方法，其特征在于，對松樹木材的處理可以獲得一種具有殺蟲效果的滲出液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種木材烘干方法,包括下列步驟:加壓步驟,至少通過注入或者產(chǎn)生飽和水蒸氣的辦法,在一個密封的處理室(1)中達到預定的壓強,并在一定的時間內(nèi)維持該壓強,同時在該處理室中實現(xiàn)空氣和飽和水蒸氣的強制流通;加熱步驟,通過發(fā)射頻率在400到2450MHz的微波,在要烘干的木材的中心和木材件的中央?yún)^(qū)域加熱;排放步驟,將從木材中流出并流到處理室(1)底部而被收集的液態(tài)滲出物排出。
文檔編號F26B21/08GK1280662SQ9881169
公開日2001年1月17日 申請日期1998年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月30日
發(fā)明者伯納德·德迪厄, 阿布德拉齊茲·布伊爾登內(nèi) 申請人:林業(yè)開發(fā)工業(yè)公司